液体对压强的传递

-.z.液体对压强的传递一、教学任务分析"液体对压强的传递〞是第六章的第五节内容，是对第三节"液体内部的压强〞的延伸和拓展。其中"帕斯卡定律〞是流体力学中重要规律之一，主要阐述了液体对压强传递的规律；而液压传动是液体传递压强规律的重要应用，液压传动原理在日常生活、生产中有着丰富的实用案例和巨大的实用价值。学习本节内容主要以压强、液体内部压强的知识为根底，探究液体传递压强的规律，了解液压传动的原理，同时也为分析托里拆利实验测定大气压的值奠定了根底。本节课通过简单的体验活动，引导学生知道液体能够传递压强；在教师的引导下，学生经历观察、猜测、验证猜测的过程，得出"帕斯卡定律〞的内容；学生利用帕斯卡定律合压强公式的变换推导演绎液压传动的原理，加深对"帕斯卡定律〞以及液压传动应用的理解；最后，以观察生活、生产中的液压传动的丰富事例为根底，激发学生学习物理物理知识，解决物理问题的兴趣。本节课的教学要求学生在教师的引导下关注生活，关注实验现象，积极主动探索和发现物理规律。通过实物、视频图像、实验活动等直观教学手段，激发学习兴趣，促使由具体感知物理现象向抽象思维的转化。通过具体实例的分析，提高学生应用物理知识解决实际问题的能力，养成良好的学习习惯。二、教学目标1、知识与技能〔1〕知道帕斯卡定律。〔2〕知道液体能够传递压强，知道液压传动。〔3〕知道液压传动是液体传递压强规律的重要应用。2、过程与方法〔1〕经历观察、猜测、实验等活动，体验科学探究的根本过程。〔2〕通过熟悉的生活事例、有趣的实验，感悟理论联系实际，学以致用的重要意义。3、态度、情感与价值观〔1〕通过熟悉的生活事例、有趣的实验，了解液压传动原理，激发学习兴趣。〔2〕通过联系生活、生产中帕斯卡定律和液压传动的应用，增强运用物理知识解决实际问题的能力。〔3〕重温帕斯卡研究液体传递压强规律的历史，体验科学探究的艰辛和乐趣，感悟科学家刻苦钻研的精神。三、教学重点和难点重点：帕斯卡定律难点：液压传动的原理四、教学资源1、器材：学生实验：水、矿泉水瓶、PVC管、筷子、保鲜袋、大头针、纸团、水槽。演示实验：帕斯卡球、帕斯卡管、横截面积不同的注射器、橡皮管、铁架台、砝码盒。2、课件：视频、自制PPT幻灯片五、教学设计思路本设计的内容包括两个方面：一是帕斯卡定律；二是液压传动原理。本设计的根本思路是：以液压千斤顶托起汽车为情景引发学生思考："为何小小的千斤顶能产生如此巨大的托力？〞继而引出本节课的主题。通过学生的活动体验，感受液体传递压强的规律，从而形成帕斯卡定律。以帕斯卡定律为根底，通过学生利用公式推导演绎得出液压传动的原理。通过学生对帕斯卡定律在生活中的应用实例的了解，进一步加深对帕斯卡定律和液压传动原理的理解。本设计要突出的重点是：帕斯卡定律。方法是：学生在教师的引导下，通过由浅入深的、分层次的三组实验得出帕斯卡定律。首先由学生通过完成活动卡上第一组体验活动，感受液体能够传递压强，并猜测液体对压强传递的方向；然后由教师演示"帕斯卡球〞实验，学生通过观察了解液体能够向各个方向传递压强；最后，教师通过演示"帕斯卡管〞实验，引导学生得出完整的帕斯卡定律。本设计要突出的难点是：液压传动的原理。方法是：在教师的引导下，学生通过观察实验现象，推导比例公式的学习过程，得出液压传动的原理。首先，学生通过观察小砝码顶起大砝码的演示实验，知道液压传动的现象；然后，在教师的引导下，学生通过对压强公式的推导，归纳演绎出液压传动的原理。本设计以大量的生活事例为根底，激发学生的学习兴趣，通过实验和推理分析，归纳得出帕斯卡定律；以液压传动原理为载体，加深对帕斯卡定律的理解，同时感知物理学与我们生活是密切相关的；以帕斯卡的人物介绍，体验科学家们独特的人格魅力。完本钱设计的内容需1课时。活动I学生实验1活动I学生实验1教学流程图情景II情景II图片情景I视频帕斯卡定律情景I视频帕斯卡定律活动II演示实验1活动III活动III演示实验2情景III情景III图片液压传动原理活动V演示实验3活动IV学生实验22、教学流程图说明情境I液压千斤顶托起汽车引发学生思考："为何小小的千斤顶能产生如此巨大的托力？〞继而引出本节课的主题。活动I学生实验1每组学生分别用手挤压塑料瓶，观察实验现象，感受液体能够传递压强。通过改变用力的大小和方向进一步挤压塑料瓶，猜测液体传递压强大小和方向的特点。每组学生将一只薄膜塑料袋平放在桌面上，用大头针在袋上扎一些小孔后，装入水，左手用力捏紧塑料袋口，右手挤压塑料袋，观察水流动的方向。活动II演示实验1学生通过观察"帕斯卡球〞演示实验，知道液体能够向各个方向传递压强。活动III演示实验2学生通过观察"帕斯卡管〞演示实验，观察各方向上橡皮膜凸出的程度，知道液体传递压强大小的特点。情境II图片介绍帕斯卡研究液体传递压强规律的历史。活动IV学生实验2每组学生在开口的PVC管两端各塞入一个湿纸团，用筷子一端快速用力推动其中一个纸团，观察实验现象，知道帕斯卡定律也适用于气体。活动V演示实验3将两个横截面积不同的注射器竖直固定在铁架台上，并用橡皮管连接，在小注射器的活塞上放上重力为G1的砝码，在大注射器的活塞上放上重力为G2的砝码，学生通过观察2个注射器活塞的变化情况，知道液压传动现象。学生在教师的引导下，利用帕斯卡定律，通过对压强公式的推导，得出液压传动原理。情境III图片通过介绍液压千斤顶、液压挖掘机、消防车云梯、万吨水压机、大型盾构、仿真机器人工作时的情景，引出液压传动原理在生活中的广泛应用。3、教学主要环节本设计可分为两个主要的教学环节。第一环节，以液压千斤顶托起汽车为背景，激发学生思考，通过学生实验和教师演示，引导学生探究得到帕斯卡定律。第二环节，以帕斯卡定律为根底，通过观察和推导演绎得出液压传动原理，并用以解释生活实例。七、教案例如〔一〕新课引入师："通过对物理课的学习，我们发现生活中蕴含着丰富的物理现象，同样物理知识也能不断的改善我们的生活质量。下面就请同学们一起来观看一段有关物理现象的视频。〞1、情景1：视频：以液压千斤托起汽车。师："这是教师在换轮胎时，用液压千斤顶轻而易举就将一辆质量为1.2吨的轿车顶了起来。〞2、问题1：师："为何小小的千斤顶能产生如此巨大的托力呢？〞〔展示液压千斤顶的工作原理图〕师："让我们一起来认识一下液压千斤顶的内部构造，〔这是液压千斤顶的按压手柄、与手柄相连的小活塞、与重物相连的大活塞、中间是一段密闭液体〕，而小小的千斤顶能产生如此巨大托力的奥秘就在这段液体上，通过今天的学习以后，同学们就能解释刚刚的问题了。〞〔二〕新课教学3、探究帕斯卡定律〔1〕学生实验1：师："下面先让我们一起来做一个实验，每组同学的水槽中都有一个开有小孔的塑料瓶。预设：同学们不要忙着实验，先听清楚实验的要求。请大家用力挤压塑料瓶，仔细观察实验现象，并将实验现象与实验结论填写在活动卡上。请大家先仔细阅读活动卡实验1〔a〕的要求，进展实验。〞〔a〕每组学生分别用手挤压塑料瓶，观察实验现象，感受液体能够传递压强。师："下面请同学交流一下实验情况，请××同学交流。〞预设：学生交流答复〔学生答复不出追问："手挤压以后小孔处的压强是如何变化的？增加的压强是从哪里来的呢？是通过什么传递的呢？〞〕师："其他同学有不同意见吗？〞预设：学生无异议得出结论：液体能够传递压强。师："下面让我们再深入的来探究一下,假设改变手挤压瓶子力的大小和方向，水从小孔流出的情况会有什么不同吗？请大家一起来试一试，并仔细观察实验现象。〞预设学生活动师："下面请同学交流一下实验情况，请××同学交流。〞预设学生答复师："改变用力的方向，水流出的方向不同了。你观察到水是从哪个方向流出的？增大挤压的力水流出的情况有何变化吗？再请位同学交流，请××同学交流，你观察到水是从······。〞师："根据刚刚的实验现象，请大家猜测一下液体传递压强的方向和大小有何特点？先请同学猜测液体传递压强方向的特点。〞〔请同学猜测〕师："请同学猜测一下液体传递压强大小的特点。〞师："哪位同学的猜测正确呢？让我们通过实验来验证一下。每组同学桌面上有一个塑料袋，请大家把袋子平放在桌面上，并用大头针在上面扎些小孔，然后装入水，一只手捏紧袋口，另一只手挤压塑料袋，观察水的流动方向。请大家先仔细阅读活动卡实验1〔b〕的要求，进展实验。〞〔b〕每组学生把袋子平放在桌面上，并用大头针在上面扎些小孔，然后装入水，一只手捏紧袋口，另一只手用力挤压塑料袋，观察水的流动方向。师："下面请同学交流一下实验情况，请××同学交流。〞预设学生交流答复师："其实早在350多年前法国科学家帕斯卡已经通过帕斯卡球实验发现了液体传递压强的方向，下面就让我们一起来重温一下这个实验。请大家仔细观察水喷射的方向，并完成活动卡上的活动2。〞师："请××同学交流一下。〞师："这位同学的结论正确吗？大家有没有发现，刚刚我们实验中的液体都是密闭的，所以结论应该是密闭液体能够向各个方向传递压强。〞〔2〕演示实验1：帕斯卡球实验：在帕斯卡球中注满水，用力推气筒，观察水喷射的方向。师："和同学们的猜测完全一致，液体能够向各个方向传递压强。〞得出结论：密闭液体能够向各个方向传递压强。〔3〕演示实验2：师："下面我们再通过教师改装的"帕斯卡管〞实验来探究一下液体传递压强的大小的特点。〔简单介绍帕斯卡管的构造：将帕斯卡球改成了帕斯卡管，在左右两侧和前端开口并用橡皮膜密封。〕在改装的"帕斯卡管〞内注满水，推动活塞，观察各个方向上橡皮膜形变的情况师："我先轻轻推动活塞，请大家仔细观察各个方向上橡皮膜形变大小的关系。〞师："然后我增大推动的力，请大家再仔细观察各个方向上橡皮膜形变大小的关系。〞师："下面请同学先完成活动卡上活动3。〞师："请××同学交流一下。〞预设学生师："不管推力的大小如何，各个方向上橡皮膜受到的压强都相等。〞师："其实帕斯卡在做帕斯卡球实验时，通过大量实验和反复测算已经得出了密闭液体能大小不变传递压强的结论。这就是著名的帕斯卡定律。〞得出结论：密闭液体能够大小不变的传递压强。〔4〕帕斯卡定律：加在密闭液体上的压强能大小不变被液体向各个方向传递。师："下面让我们一起来了解一下帕斯卡。〞〔5〕帕斯卡人物介绍师："帕斯卡(1623-1662)，法国数学家、物理学家、近代概率论的奠基者。在几百年前，帕斯卡注意到在扎有小孔的水龙带里注满水，水会向四面八方喷射。年轻的帕斯卡敏锐的注意到了这一现象，并通过不断的设计改良实验，最终于1653年提出了著名的"帕斯卡定律〞。所以帕斯卡被尊称为"液压机之父〞。为了纪念他，把压强的单位定为帕斯卡。〞师："密闭液体能够传递压强，则密闭气体是否也能传递压强呢？下面就让我们用实验来探究一下，每组同学桌面上都有一根PVC管、一根筷子和一些湿纸团，请同学们用湿纸团严密的堵住PVC管的两端，然后用筷子宽大的一端快速用力的去顶其中一个湿纸团，观察发生的现象。请大家先仔细阅读活动卡活动4的要求，进展实验。〞〔展示实验过程〕学生实验2：用湿纸团堵住PVC管的两端，然后用筷子宽大的一端快速用力去顶其中一个湿纸团，观察发生的现象。师："下面请同学们交流一下实验情况，××同学。〞预设学生大量实验还说明：帕斯卡定律同样适用于气体。师："下面就让我们用刚学的帕斯卡定律来讨论以下的问题。教师这里有一个用橡皮管连接的两个横截面积不同的注射器形成的密闭容器，在左边小的注射器上放一个质量为100克的废旧砝码，能不能将右边大的注射器上200克的废旧砝码顶起来呢？认为顶的起的同学请举手。〞师："下面就是见证奇迹的时刻了。〞演示实验3：将两个横截面积不同的注射器竖直固定在铁架台上，并用橡皮管连接，在小注射器的活塞上放上重力为G1废旧的砝码，在大注射器的活塞上放上重力为G2废旧的砝码〔G1＜G2〕，学生通过观察2个注射器活塞的变化情况，知道液压传动现象。师："小的砝码真的把大的砝码顶了起来，像这种利用液体传递动力的方式叫做液压传动。那液压传动的原理是什么呢？下面就让我们一起来分析一下。〞师："请同学们考虑一下，当两个活塞静止时，两个活塞底部受到的压强大小有何关系？来请××同学分析一下，先分析大活塞所受的压强，小活塞所受的压强，因为压强相等，所以可得出F1/S1=F2/S2，假设我们把S1与F2位置互换，公式可变为F1/F2=S1/S2，在密闭容器中，活塞的受力面积越大，活塞受到的压力越大。这就是液压传动的原理。〞4、帕斯卡定律的应用〔1〕液压传动原理：得出结论：利用帕斯卡定律传递压强时，液体对面积不同的活塞传递的动力大小不同，面积较大的活塞受到的动力也较大。师："液压传动在我们的生产和生活中的应用非常广泛。液压千斤顶就是利用液压传动将较小的力转化为了较大的力。液压千斤顶虽然省了力但费了距离。随着我国工业和科技水平的不断进步，我国的造船业和地铁里程已经到达世界第一的水平。这就是造船工业中常用的万吨液压机，这是隧道和地铁建立中常用的盾构设备，还有这些仿真机器人的四肢、挖掘机的工作手臂、消防车云梯都是利用液压原理制成的。物理提升生活，生活创造物理，我们今天学习，就是为了明天更好的生活。〞〔2〕液压传动原理的应用：油压千斤顶、挖掘机的工作手臂、消防车上的升降云梯、万吨水压机、大型盾构、仿生机器人。〔三〕课后小结章节导读大型吊车的机械臂液压千金顶利用液压滚轴移动建筑物在许多大型机械工作过程中，我们都能看到液压传动的身影，则液体为什么能产生如此巨大的力呢？液压的产生在几百年前，帕斯卡注意到一些生活现象，如没有灌水的水龙带是扁的．水龙带接到自来水龙头上，灌进水，就变成圆柱形了．如果水龙带上有几个眼，就会有水从小眼里喷出来，喷射的方向是向四面八方的．水是往前流的，为什么能把水龙带撑圆？

通过观察，帕斯卡设计了"帕斯卡球〞实验，帕斯卡球是一个壁上有许多小孔的空心球，球上连接一个圆筒，筒里有可以移动的活塞．把水灌进球和筒里，向里压活塞，水便从各个小孔里喷射出来了，成了一支"多孔水枪〞。帕斯卡球的实验证明，液体能够把它所受到的压强向各个方向传递．通过观察发现每个孔喷出去水的距离差不多，这说明，每个孔所受到的压强都一样。帕斯卡通过"帕斯卡球〞实验，得出著名的帕斯卡定律：加在密闭液体任一局部的压强，必然按其原来的大小，由液体向各个方向传递。帕斯卡定律加在密闭液体上的压强能大小不变被液体向各个方向传递。帕斯卡(1623-1662)，法国数学家、物理学家、近代概率论的奠基者。在几百年前，帕斯卡注意到在扎有小孔的水龙带里注满水，水会向四面八方喷射。年轻的帕斯卡敏锐的注意到了这一现象，并通过不断的设计改良实验，最终于1653年提出了著名的"帕斯卡定律〞。所以帕斯卡被尊称为"液压机之父〞。为了纪念他，把压强的单位定为帕斯卡。液压传动将两个横截面积不同的注射器竖直固定在铁架台上，并用橡皮管连接，在小注射器的活塞上放上重力为G1废旧的砝码，在大注射器的活塞上放上重力为G2废旧的砝码〔G1＜G2〕，学生通过观察2个注射器活塞的变化情况，知道液压传动现象。小的砝码真的把大的砝码顶了起来，像这种利用液体传递动力的方式叫做液压传动。〔1〕液压传动原